Reflections on design decisions of practical significance to embankment dams

Abstract

Design decisions, implying action despite uncertainty, may face exponential risks in dam engineering and must therefore be sorted out into two categories: those controlled by the statistics of extreme-value conditions, and those amenable to treatment under statistics and probabilities of averages. Absolute priority belongs to the first group, and it is emphasized that any computations connected with them are delusions. The designer must run away from the problem by ‘choice of change ofstatistical universe’. Important examples are full interceptor filter-drainage inclined into upstream zone, stereometric hindrance seepage filtering, and use of a grout buffer to homogenize a zone of foundations exhibiting extreme dispersions of pervious discontinuities. Within statistics of averages an optimized embankment design is proposed based on flow nets; the advantages of an internal impervious blanket are shown. The behaviour of compacted embankment materials is accepted (as demonstrated in a companion paper) as evidencing prestressing; routine stability analyses are reappraised to permit significant economies and improved probabilistic factors of safety F; instrumentation is associated with Bayes' theorem to quantify the observational method. Finally, it is postulated that embankment dam en- gineering must begin to develop Satisfaction Indices with respect to average behaviour, in substitution for intangible F values with respect to catastrophe. Les décisions concernant un projet impliquent une action en dépit d'une incertitude. En matière de barrages, elles peuvent comporter des risques exponentiels et de ce fait, doivent être classees en deux categories: celles qui se réfèrent a des statistiques relatives à des conditions extremes, et celles justiciables d'un traitement par statistiques et probabilités relatives à des moyennes. Une priorité absolue doit être donnée à la premiere categoric mais il est souligné que tout calcul dans ce domaine est dépourvu de signification réaliste: le concepteur doit lui tourner le dos en cherchant à résoudre le problème par un choix d'univers physique tel que le phénomène soit exclus. Des exemples importants sont fournis par l'emploi d'un filtre d'interception incliné dans la recharge amont, par l'entrave stéréométrique exercé par le filtre à la migration des grains, et par l'utilisation d'un bouchon d'injection pour rendre homogène une fondation rocheuse présentant des variations erratiques et extrêmes dans la perméabilité. Dans l'optique de statistiques relatives à des moyennes, une conception optimisée de section de digue est proposée en partant des réseaux de lignes d'écoulement; on décrit les avantages d'un tapis imperméable interne; le comportement des matériaux compactés est accepté (comme cela est montré dans un autre article) avec des evidences de précontrainte; les calculs classiques de stabilité font l'objet d'un examen critique en vue de rechercher des économies substantielles et d'aboutir à de meilleurs facteurs de sécurite probabilistiques F; l'emploi d'instrumentation doit protiter du théorème de Bayes en vue d'aboutir à la quantification de la méthode observationelle. Enfin, il est souhaitable que dans les barrages l'ingénieur s'efforce de développer, pour les diverses solutions, des Indices de Satisfaction concernant les conditions moyennes de comportement, au lieu de valeurs F intangibles qui se rapporteraient à des cas de ruptures.